Real-Time Genetic Compensation Defines the Dynamic Demands of Feedback Control.
Real-Time Genetic Compensation Defines the Dynamic Demands of Feedback Control.
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DOI：
10.1016/j.cell.2018.09.044
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发表时间：
2018-10-18
期刊：
影响因子：
64.5
通讯作者：
El-Samad H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Harrigan P;Madhani HD;El-Samad H
生物信号网络使用反馈控制来实时动态调整其操作。传统的静态遗传方法，如基因敲除或拯救实验，通常可以识别反馈相互作用的存在，但无法确定需要什么样的反馈动态。在这里，我们实施了一种新策略，闭环光遗传学补偿（CLOC）来解决这个问题。使用定制的硬件和软件基础设施，CLOC 实时监控反馈调节器删除的路径的输出。最小模型使用这些测量值来动态计算和传递光遗传学转录输入，旨在补偿反馈缺失的影响。 CLOC 在酵母信息素响应途径中的应用揭示了对三个经过充分研究的反馈调节器的令人惊讶的独特动态要求。 CLOC 是控制理论和传统遗传学的结合，提出了一种广泛适用的方法来定义生物反馈调节器的动态功能。开发了一种基于光遗传学的方法来探索基因产物产生动态表型的时间要求。
Biological signaling networks use feedback control to dynamically adjust their operation in real time. Traditional static genetic methods such as gene knockouts or rescue experiments often can identify the existence of feedback interactions, yet are unable to determine what feedback dynamics are required. Here, we implement a new strategy, closed loop optogenetic compensation (CLOC), to address this problem. Using a custom-built hardware and software infrastructure, CLOC monitors in real time the output of a pathway deleted for a feedback regulator. A minimal model uses these measurements to calculate and deliver— on the fly—an optogenetically-enabled transcriptional input designed to compensate for the effects of the feedback deletion. Application of CLOC to the yeast pheromone response pathway revealed surprisingly distinct dynamic requirements for three well-studied feedback regulators. CLOC, a marriage of control theory and traditional genetics, presents a broadly applicable methodology for defining the dynamic function of biological feedback regulators. An optogenetic-based method is developed to explore the temporal requirements for a gene product to produce a dynamic phenotype.
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影响因子：
64.8
作者：
Alon, U;Surette, MG;Leibler, S
通讯作者：
Leibler, S
影响因子：
48
作者：
Kennedy, Matthew J.;Hughes, Robert M.;Peteya, Leslie A.;Schwartz, Joel W.;Ehlers, Michael D.;Tucker, Chandra L.
通讯作者：
Tucker, Chandra L.
DOI：
10.1016/j.cub.2008.09.027
发表时间：
2008-11-11
期刊：
Current biology : CB
影响因子：
--
作者：
Hilioti Z;Sabbagh W Jr;Paliwal S;Bergmann A;Goncalves MD;Bardwell L;Levchenko A
通讯作者：
Levchenko A
影响因子：
56.9
作者：
Metodiev, MV;Matheos, D;Stone, DE
通讯作者：
Stone, DE
影响因子：
30.8
作者：
Lahav, G;Rosenfeld, N;Alon, U
通讯作者：
Alon, U